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细胞需要能单独打开或关闭基因,但它们也需要协同大量不同基因的表达。例如,当一个静止的真核细胞接收到要进行分裂的信号时,许多到这时为此没有表达的基因就一起打开,启动最终导致细胞分裂的事件。细菌协同一组基因表达的方式之一就是将它们串联起来组成一个操纵子,处于单个启动子的调控之下。然而在真核生物中每个基因从单独的一个启动子开始转录。

真核生物如何协同基因表达呢?这是一个特别重要的问题,因为我们已经看到过,大部分真核基因调节蛋白作为调节蛋白“委员会”的成员之一发挥作用,它们对于在正确的细胞正确的时间,应答适当的信号,以适当的水平表达基因全部都是必需的。那么真核细胞如何能够迅速而果断地打开或关闭哪一组基因呢?答案在于即使基因表达调控是组合型的,单个基因调节蛋白的作用,对于打开或关闭任何特定基因还是起决定性作用的,仅仅是通过完成最大限度地激活或阻遏那个基因所需的组合。这种情况与拨密码锁最后一个数字时类似:如果之前已拨入其他数字,密码锁就会弹开。正如相同的数字能完成不同组合的密码锁一样,同一蛋白质也能完成多个不同基因调控组合。如果许多不同的基因含有相同基因调节蛋白的调节位点,那么该蛋白质就可以用于调节所有这些基因的表达。

人类中这样的一个例子是由糖皮质激素受体蛋白进行的基因表达调控。为了结合DNA中的调节位点,这个基因调节蛋白必须首先与一分子糖皮质固醇激素如皮质醇形成一个复合物。这种激素在挨饿或机体运动时释放,在它的其他的活性中,它还刺激肝细胞增加从氨基酸和其他小分子合成葡萄糖。为了产生这种应答,肝细胞增加许多不同基因的表达,它们编码了代谢酶或其他产物。虽然所有这些基因有不同而且复杂的调控区,但是它们最大表达量决定于激素一糖皮质受体复合物与对每个基因DNA中的调节位点的结合。当身体已经恢复,激素不再存在的时候,肝中的这些基因的表达各自都降低到正常水平。通过这种方式,单个基因调节蛋白能调控许多不同基因的表达。

糖皮质激素受体的作用并不只限于肝细胞。在其他细胞类型中,激素引起这个基因调节蛋白的活化,也会导致许多基因表达水平发生改变;然而受影响的基因通常与在肝细胞中受影响的基因不同。我们已经看到,每种细胞类型都拥有一套适合自身的调节蛋白,并且由于组合调控的存在,这些蛋白质精细地调控着糖皮质激素受体的作用。由于该受到能够与许多组不同的细胞类型特异的基因调节蛋白组装,所以它能在不同细胞类型中产生一系列不同的效应。

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